Основной проблемой производства фотоэлементов из перовскита является не производительность, а стабильность. Ее и попытались решить специалисты Федеральной политехнической школы Лозанны, предложившие новый материал, благодаря которому удалось сохранить высокий КПД в течение 1000 часов работы.
Принимая во внимание предельный КПД кремниевых солнечных элементов, равный приблизительно 25%, перовскиты могут стать новым поколением фотогальванических устройств. Особым потенциалом обладают органически-неорганические свинцово-галоидные перовскиты, показатели которых уже превышают 20% в различных вариантах сборки фотоэлементов, при этом их производство дешевле и проще.
«Биологическая форма жизни может быть всего лишь трамплином для ИИ»
Мнения
В отличие от кремния, перовскиты — мягкий кристаллический материал, в большей степени подверженный разрушению. С точки зрения окупаемости это значительно снижает их экономическую выгоду. Ученые регулярно пытаются синтезировать более надежные перовскитовые материалы, вводя в их кристаллическую структуру различные катионы. Некоторые эксперименты увенчались успехом, но предложенные варианты решений остаются слишком сложными и дорогими.
Под руководством Мохаммада Хаджи Насреддина ученые обнаружили, что могут повысить стабильность перовскитов, введя органический катион гуанидин (CH6N3+) в перовскиты на основе иодида свинца метиламмония, одного из самых многообещающих разновидностей материала для создания фотоэлементов из своей группы.
«Квантовые компьютеры страшнее ядерного оружия»
Мнения
Катионы гуанидина проникают в кристаллическую структуру перовскита и повышают устойчивость к температурам и воздействию окружающей среды, нарушая так называемое правило Гольдшмидта, индикатор стабильности кристалла, который описывает, совместимы отдельные ионы.
В ходе исследования было обнаружено, что гуанидин существенно улучшает стабильность перовскитов, обеспечивая при этом среднюю производительность конверсии энергии на уровне 19% и сохраняя ее в течение 1000 часов во время стандартных лабораторных тестов. По оценкам специалистов, это равно 1333 дням или 3,7 годам использования в полевых условиях, пишет Phys.org.
«Это фундаментальный шаг в области перовскитов, — считает Насреддин. — Он открывает новую парадигму в создании перовскитов, поскольку указывает на возможность успешного применения катионных смесей при сохранении трехмерной структуры с повышенной стабильностью посредством увеличения числа водородных связей внутри неорганической конструкции — проблемы, которая теперь близка к решению».
Новый ИИ за считанные часы освоил шахматы и го и разгромил чемпионов
Кейсы
Полупрозрачные солнечные элементы на основе перовскита разработали недавно японские ученые. Их можно наносить на окна и получать электроэнергию с КПД 10%.